10884

переработки и удаления для последующего хранения или захоронения радиоактивных отходов, которые образуются при демонтаже реактора и радиоактивных конструкций блока в твердом, жидком и газообразном (в виде аэрозолей) состоянии. Регионы, базирующие свою электроэнергетику на атомных электростанциях, должны заботиться не только о наращивании электрических мощностей, но и о замене выбывающих [296].

Завершая материал об АЭС, еще раз подчеркнем, что они потребляют большое количество воды: до 3 км3/год (95 м3/с) на 1000 МВт установленной мощности против 1,6 км3/год (50 м3/с) на газовых и угольных электростанциях [119]. Поэтому их строительство не обходится без создания индивидуальных одноцелевых водохранилищ.

Гидроэлектростанции являются наиболее экологически чистым производителем электроэнергии по сравнению с ТЭС и АЭС. Они не потребляют атмосферного кислорода, не делают никаких выбросов в атмосферу, ничего не выделяют ни в воду, ни в грунт, не дают никаких отходов, требующих захоронения, ничем не вредят людям. Описанная ситуация в электроэнергетике, которая характеризуется многими нерешенными экологическими проблемами, указывает на целесообразность расширения использования возобновляемых, экологически чистых гидроэнергоресурсов, степень вовлечения которых в энергобаланс страны пока весьма низкая.

3.3. Гидроэлектроэнергетика больших рек

В 2 896 млрд кВт ч/год выражается валовой потенциал возобновляемых гидроэнергетических ресурсов России, технический потенциал составляет 1670 млрд кВт ч/год, экономический потенциал оценен в 852 млрд кВт ч/год. Среди стран-лидеров по гидроэнергетическим ресурсам России принадлежит второе место после Китая [149; 474; 481].

В табл. 3.4 приведены данные о гидроэнергетических ресурсах крупнейших по величине энергетического потенциала рек России [149]. Эти ресурсы даже более ценны, чем запасы углеводородов, по причине их неисчерпаемости [728].

Большинство стран, располагающих гидроэнергетическими ресурсами, стремится как можно быстрее их использовать, создавая тем самым базу для развития экономики. Норвегия утилизирует 96 % своего гидроэнергетического потенциала, Канада – 73 %, США – 71,8 %, Китай довел уровень

60

его освоения до 61 %. Процент использования экономического потенциала рек в России не велик (19 – 20 %) и освоен он по территории страны неравномерно (рис. 3.13) [481; 728].

Т а б л и ц а 3.4

Крупнейшие по величине гидроэнергоресурсов реки России [149]

Рис. 3.13. Освоенность экономического гидроэнергетического потенциала (ЭГП) по экономическим районам Российской

Федерации: 1 – Северный; 2 – Северо-Западный; 3 – Центральный; 4 – Волго-Вят- ский;5 – Поволжский; 6 – Северо-Кавказский; 7 – Уральский; 8 – Западно-Сибирский; 9 – Восточно -Сибирский; 10 – Дальневосточный [372]

61

Большое гидроэнергетическое строительство в нашей стране началось с Волховской ГЭС (рис. 3.14), введенной в эксплуатацию в 1926 г.

На всех гидроэнергетических (и воднотранспортных) объектах, строившихся в СССР в 1930-х – начале 1950-х гг., применялся принудительный труд заключенных [18; 57; 108; 205; 230; 294; 628]. Так, на 10 мая 1950 г. в

исправительно-трудовом лагере (ИТЛ) Цимлянского гидроузла содержалось 19639 человек, в том числе мужчин 15594 и женщин 4135, на 1 января 1953 г. в ИТЛ Куйбышевгидростроя содержалось 46 тыс., Сталинградгидростроя – 26 тыс., Волгобалтстроя – 33,7 тыс. человек [230]. Принуждение тогда было технологией создания индустриальной мощи государства [555]. Тридцать шесть советских писателей во главе с М. Горьким – авторы позорной книги о Беломорско-Балтийском канале [57] – впервые в русской литературе восславили рабский труд. К строительству Беломорканала относится появление сочетания слов «заключенный каналармеец», в официальных бумагах – з/к, отсюда пошло «зэка», «зэк» [18]. Такое продолжалось вплоть до демонтажа сталинской экономики ГУЛАГа, произведенного после 1953 г. Сейчас блогеры от случая к случаю делятся мыслями о тех временах в интернете, причем подмечено занятное: чем моложе блогер, тем хуже ему жилось при Сталине.

Рис. 3.14. Волховская ГЭС на р. Волхове. 1950-е гг. [150]

В настоящее время на российских реках работают больше 100 ГЭС мощностью свыше 100 МВт, в том числе 15 ГЭС мощностью свыше 1 000 МВт (табл. 3.5). Основной вклад в суммарную годовую выработку ГЭС вносят электростанции Ангаро-Енисейского (57 %) и Волжско-Камского (21 %) каскадов [110].

На р. Енисее функционирует крупнейшая ГЭС России – Саяно-Шу-

62

шенская (рис. 3.15), по мощности (6,72 млн кВт), уступающая лишь ГЭС Три ущелья в Китае (22,5 млн кВт), Итайпу в Бразилии (12,6 млн кВт), Гури в Венесуэле (10,3 млн кВт) и Гранд-Кули в США (10 млн кВт). В 2009 г. на гидростанции произошла авария, приведшая к гибели 75 человек и разрушению нескольких гидроагрегатов. Российская гидроэнергетика лишилась на время 14 % мощности ГЭС страны. Здание ГЭС восстановлено [342].

Т а б л и ц а 3.5

Гидроэлектростанции России мощностью более 1 000 МВт [110]

Братская ГЭС на р. Ангаре (рис. 3.16) установленной мощностью 4,5 млн кВт является мировым лидером по общему объему выпуска электроэнергии. В 1961 г. был введен ее первый агрегат, за период временной эксплуатации 1961–1967 гг. она выработала 64 млрд кВт ч электроэнергии, стоимость которой превысила затраты на сооружение ГЭС, а к 50-летию со дня пуска (2011 г.) выработка электроэнергии составила 1 трлн 40 млрд кВт ч.

В ряде районов Сибири, Северо-Запада, Северного Кавказа гидроэлектростанции явились основой электрификации промышленности, сельского хозяйства и быта [119]. Примером может служить Вилюйская ГЭС,

63

Рис. 3.15. Саяно-Шушенская ГЭС на р. Енисее

Рис. 3.16. Братская ГЭС на р. Ангаре

Рис. 3.17. Вилюйская ГЭС на р. Вилюе

64

обеспечивающая электроэнергией алмазодобывающую промышленность Якутии (рис. 3.17).

В отрасли «Водное хозяйство» гидроэлектростанции состоят водо-

пользователями. Важнейшим требованием к ГЭС является получение максимальной выработки энергии и наибольшее участие в балансе мощности энергосистемы.

Режим работы гидроэлектростанций приходится приспосабливать к изменениям нагрузки энергосистем путем суточного, недельного, годичного регулирования стока рек с помощью водохранилищ (рис. 3.18). При этом основным назначением гидроэлектростанций является участие в покрытии пиков суточной нагрузки. Разница максимальной и минималь-

ной нагрузки (мощности) суточного графика в энергосистемах доходит до 10 – 20 млн кВт. Покрытие пиков графиков нагрузки тепловыми и атомными электростанциями невозможно по техническим и экономическим причинам. Агрегаты же ГЭС в течение 1 минуты воспринимают нагрузку энергосистемы, а возможный диапазон регулирования мощности близок к установленной мощности ГЭС [120]. В энергообъединениях России гидроэлектростанции покрывают 40 – 70 % переменной части графиков нагрузки, располагая 90 % резерва регулировочной мощности [149; 474; 728].

Рис. 3.18. Сопоставительные графики режимов стока и потребления

в энергосистеме: а – суточный; б – годовой; в – многолетний. Q – расход воды [7]

Для суточного регулирования мощностей энергосистем наряду с ГЭС

65

эффективны гидроаккумулирующие электростанции [146]. Сегодня в Подмосковье работает Загорская ГАЭС установленной мощностью 1 200 МВт и строится Загорская ГАЭС-2 мощностью 840 МВт. Строительство ГАЭС актуально в европейской части России, где проявляется дефицит маневренной электрической мощности [342; 402].

Гидроэлектростанции с водохранилищами выполняют также функции аварийного резерва. На них сосредоточено около 40 % всей резервной мощности энергосистем [149]. Насколько значителен общий энергетический резерв, видно хотя бы из того, что запас воды, содержащийся в водохранилищах Волжско-Камского каскада, эквивалентен 14,4 млрд кВт ч электроэнергии. Это резерв, не требующий никаких дополнительных капиталовложений и эксплуатационных затрат [120].

Когда на реках возведены не изолированные гидроэлектростанции, а каскады ГЭС и водохранилищ, между ними возникают не только электрические, но и водохозяйственные взаимосвязи. Так, Рыбинское водохранилище многолетнего регулирования в Волжском каскаде повышает гарантированную мощность и выработку и регулирует пропуск половодий на нижележащих гидроэлектростанциях. В целом по Волго-Камскому каскаду режим использования водных ресурсов водохранилищ за многолетний период их эксплуатации отвечал интересам основных водопользователей и являлся близким к оптимальному, как с точки зрения экономической эффективности, так и энергетической. Стабильность выработки энергии на ГЭС объясняется надежностью водных ресурсов и мобильностью гидроэнергетических мощностей [28].

Получение электроэнергии на ГЭС экономически выгодно. Из-за отсутствия топливной составляющей себестоимость электроэнергии на ГЭС

в5 – 8 раз ниже себестоимости электроэнергии на ТЭС и АЭС, что позволяет получать высокую прибыль от эксплуатации гидроэлектростанций [119; 149; 474]. Например, в локальную энергосистему «Магаданэнерго» объединены две тепловые электростанции – Аркагалинская ГРЭС (введена

в1975 г., 281,4 МВт) и Магаданская ТЭЦ (1974 г., 101 МВт), работающие на угле, и Колымская ГЭС (1988 г., 4 агрегата, 720 МВт; 1994 г., 5 агрегатов, 900 МВт). Благодаря работе Колымской ГЭС в Магаданской области экономится ежегодно 1 млн т натурального топлива (угля), а стоимость электроэнергии, вырабатываемой на ГЭС, примерно в 10 раз ниже, чем в среднем по энергосистеме [296]. Гидроэнергетика за счет низких тарифов дотирует другие отрасли экономики, в том числе социальный сектор [728].

66

Уникальной особенностью ГЭС является длительный срок службы. Случаи вывода из эксплуатации основных сооружений ГЭС по причине исчерпания прочностных свойств неизвестны. При правильной эксплуатации срок службы современных ГЭС не ограничится рубежом в 100 лет. В этом их кардинальное отличие от объектов тепловой и атомной энергетики, требующей замены агрегатных блоков ТЭС и АЭС через 30 – 40 лет [728].

Опыт Союза ССР показал, что использование крупных ГЭС в качестве энергетической инфраструктуры территориально-промышленных комплексов позволяет создать стабильную и долгосрочную основу развития территорий России. Но ряд рисков, присущих и другим отраслям, усугубляется в гидроэлектроэнергетике долгосрочным характером и высокой абсолютной стоимостью проектов. В результате возникают проблемы поиска источников инвестиций. Российский бизнес сегодня ограничивает инвестиции объектами, которые могут окупиться в очень коротком временном интервале. Частные инвесторы не готовы взять на себя риски и принять участие в крупных гидроэнергетических проектах, хотя затраты, связанные со строительством ГЭС, покрываются экономией эксплуатационных расходов уже в первые годы работы гидростанции. Проблему вынуждено решать государство, которое стало главным инвестором в нашей капиталистической экономике [474]. Это привело к тому, что в области гидроэлектроэнергетики мир развивается быстрее, чем мы.

После распада СССР на территории России осталось 16 недостроенных гидроэнергетических объектов суммарной мощностью 9,7 тыс. МВт, стоимостью строительства порядка 10,2 млрд долларов США, из которых ранее было освоено около 3,9 млрд долларов [108]. Из крупных ГЭС достроены Богучанская на р. Ангаре, Нижнебурейская на р. Бурее, Светлинская на р. Вилюе, достраивается Усть-Среднеканская на р. Колыме [341; 343].

Вводы мощностей на ГЭС в обозримой перспективе определяются требованиями развития энергосистем, возможностями энергокомпаний, экономической эффективностью перспективных объектов [474]. В 2010 г. Правительством РФ была рассмотрена и одобрена «Генеральная схема размещения объектов гидроэнергетики России до 2020 года с учетом перспективы до 2030 года». Намеченный Генсхемой объем вводов гидроэлектрических мощностей на ГЭС до 2030 г. составляет для базового варианта 8 486 МВт, для максимального варианта – 9 968 МВт. Планируется также ввод 5 605 МВт мощностей на ГАЭС [342]. Темпы ввода мощностей ГЭС и ГАЭС согласно Генсхемы отражены на рис. 3.19. Предполагается построить:

67

Нижнеангарскую на р. Ангаре (1082 МВт, 2021 – 2030 гг.), Мокскую на р. Витиме (1200 МВт, 2021 – 2025 гг.) [729], Граматухинскую (Нижнезейскую) на р. Зее (400 МВт, 2021 – 2025 гг.) [249], Канкунскую на р. Тимптоне (1200 МВт, 2021 – 2030 гг.) с высотой плотины 220 м и площадью водохранилища 259 км2 [229; 604], еще несколько ГЭС мощностями 100 – 200 МВт [342]. Для ГЭС с напором 100 – 200 м и установленной мощностью около 1000 МВт удельная стоимость будет составлять в ценах 2015 г. около 1,5 тыс. долл./ кВт [728].

Рис. 3.19. Темпы ввода мощностей на ГЭС и ГАЭС, запланированные в «Генеральной схеме размещения объектов электро-

энергетики России до 2020 года с учетом перспективы до 2030 года» [342]

В Генсхеме сооружение новых ГЭС связывается с появлением крупных потребителей электроэнергии в прилегающих к ним районах. В частности, Нижнебурейская ГЭС позволит начать освоение Маломырского золоторудного месторождения, Чагоянского месторождения известняков, обеспечить электроэнергией лесоперерабатывающий комплекс в г. Белогорске, новый космодром и другие предприятия региона. Мокская ГЭС призвана снабдить электроэнергией зону БАМа, испытывающую дефицит мощности. Граматухинская ГЭС ориентирована на освоение Гаринского месторождения железных руд и строительство горно-металлургического комбината.

68

В2017 г. Генеральная схема пересмотрена на перспективу до 2035 г. [446]. При кажущейся масштабности Генсхемы сравнение данных рис. 3.19

ирис. 3.2 показывает, что планируемые темпы ввода генерирующих мощностей в разы меньше достигнутых полвека назад [342].

В2010 г. в 93 странах находились в строительстве гидроэлектростанции общей установленной мощностью 172 млн кВт. Шестнадцать стран строили одновременно 5 и более энергетических гидроузлов с плотинами выше 60 м: Малайзия – 5, Саудовская Аравия – 5, Италия – 5, Мексика – 5, Греция – 6, Бразилия – 6, Мьянма – 7, Марокко – 7, Индия – 8, Испания – 8, Япония – 15, Вьетнам – 22, Турция – 26, Иран – 55, Китай – 91. Как видно, почти половина строящейся мощности приходилась на Китай, где к 2009 г. установленная мощность ГЭС была приближена к 170 млн кВт, а к 2020 г. планировалось увеличение этой мощности до 300 млн кВт [474]. На таком фоне скромные перспективы развития российской гидроэнергетики при огромном гидроэнергетическом потенциале России вяло воспринимаются в мире [30].

Использование энергетического потенциала рек на уровне промышленно развитых стран мира способно удовлетворить энергетические потребности России на обозримое будущее (табл. 3.6) [217].

Т а б л и ц а 3.6

Возможное производство электроэнергии в России на ГЭС при использовании технического энергопотенциала рек [217]

В Российской Федерации в прошлом столетии были намечены к строительству 898 гидроэлектростанций с выработкой электроэнергии

69